JP4354398B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デバイスが形成された基板を積層してなる多層半導体デバイス等の半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device such as a multilayer semiconductor device formed by stacking substrates on which devices are formed, and a method for manufacturing the same.
近年、半導体集積回路の高集積化及び高性能化に伴い、素子の微細化技術に加え、垂直方向にも配線を施して3次元的な配線構造を有する3次元半導体集積回路技術の研究が進められている。この3次元半導体集積回路では、積層された複数層にそれぞれ形成された半導体素子や配線の電気的接続を層間配線を用いて行い、平面方向だけでなく垂直方向においても配線接続することで、平面的な従来の配線構造に比べ、配線自由度が高く、かつ、配線長の短縮化を図ることができる。これにより、素子の微細化に伴って生じる配線抵抗や寄生容量の増大を抑制することが可能になる。 In recent years, along with higher integration and higher performance of semiconductor integrated circuits, research on three-dimensional semiconductor integrated circuit technology that has a three-dimensional wiring structure by wiring in the vertical direction is advanced in addition to element miniaturization technology. It has been. In this three-dimensional semiconductor integrated circuit, electrical connection of semiconductor elements and wirings respectively formed in a plurality of stacked layers is performed by using interlayer wiring, and wiring connection is performed not only in the planar direction but also in the vertical direction. Compared with a typical conventional wiring structure, the degree of freedom of wiring is high and the wiring length can be shortened. As a result, it is possible to suppress an increase in wiring resistance and parasitic capacitance caused by the miniaturization of elements.
この3次元半導体集積回路の技術としては、貼り合わせによる製造方法が提示されている。例えば、特許文献1には、半導体集積回路が形成された複数のウェーハ同士を貼り合わせて複数層の半導体集積回路を積層形成すると共に、互いの半導体集積回路を、バンプを介して垂直方向に層間接続することで、3次元半導体集積回路を構築する技術が提案されている。この技術では、貼り合わせたウェーハの接合部に絶縁エポキシ接着剤等の絶縁性接着剤を注入している。
As a technique of this three-dimensional semiconductor integrated circuit, a manufacturing method by bonding is proposed. For example, in
このように絶縁性接着剤を注入するのは、バンプ等による電極での接合だけでは、接合強度が不十分であり、長期安定性や信頼性に欠けてしまうためである。すなわち、絶縁性接着剤でウェーハの接合部(層間接合部)を封止することで、ウェーハの接合性を高めている。併せて、この技術では、絶縁性接着剤が電気的接続部を外界から遮断するため、外部からのガス等の侵入による電気的接続部の汚染や変質を抑制する効果が得られる。 The reason why the insulating adhesive is injected in this manner is that the bonding strength is insufficient only by bonding with electrodes such as bumps, and long-term stability and reliability are lacking. That is, the bonding property of the wafer is enhanced by sealing the bonding portion (interlayer bonding portion) of the wafer with an insulating adhesive. In addition, in this technique, since the insulating adhesive shields the electrical connection portion from the outside, an effect of suppressing contamination and deterioration of the electrical connection portion due to intrusion of gas or the like from the outside can be obtained.
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来のように接合後に絶縁性接着剤等の絶縁体を層間接合部に注入して封止を行う場合、絶縁体注入工程の追加により、接着剤の引き込みや硬化の時間を要し、タクトの低下、製造コストの増大を生ずる。また、従来のように貼り合わせ工程後に真空吸引等により層間接合部に絶縁体を導入する方法では絶縁材の充填にむらを生じやすく、このため歩留まりの低下等が生じてしまう。さらに、接着剤が誘導電荷を持つため、信号交雑や信号遅延の問題が発生するおそれもある。また、配線にCu等の金属を用いた場合、絶縁性接着剤を介して金属拡散による汚染が生じるおそれがあると共に、絶縁性接着剤からのコンタミネーションが少なからず生じるという不都合もある。
The following problems remain in the conventional technology.
In the case where sealing is performed by injecting an insulator such as an insulating adhesive into the interlayer joint after bonding as in the conventional case, the addition of the insulator injection process requires time for drawing in the adhesive and curing, Decreases and increases manufacturing costs. In addition, in the conventional method of introducing an insulator into the interlayer junction by vacuum suction or the like after the bonding process, unevenness in filling of the insulating material is likely to occur, resulting in a decrease in yield. Furthermore, since the adhesive has an induced charge, there is a risk of problems of signal hybridization and signal delay. In addition, when a metal such as Cu is used for the wiring, there is a possibility that contamination due to metal diffusion may occur through the insulating adhesive, and there is a disadvantage that contamination from the insulating adhesive is not a little.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、貼り合わせによる多層半導体デバイスの層間配線技術において、タクトや歩留まりの低下を抑え、層間配線部の安定維持に充分な強固な接合強度を得るとともに層間配線部の劣化によるデバイスの劣化を抑制することでデバイスの長期安定性・信頼性を維持する半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. In the interlayer wiring technology of a multilayer semiconductor device by bonding, a decrease in tact and yield is suppressed, and a strong bonding strength sufficient for stable maintenance of the interlayer wiring portion is obtained. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device that maintains the long-term stability and reliability of the device by suppressing the deterioration of the device due to the deterioration of the interlayer wiring portion, and a manufacturing method thereof.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の半導体装置は、第1のデバイス部を有し第1のデバイス部の電極が表面に形成された第1の基板と、第2のデバイス部を有し第2のデバイス部の電極が表面に形成されていると共に第1のデバイス部の電極と第2のデバイス部の電極とを接合させた状態で第1の基板上に積層された第2の基板と、接合状態の第1のデバイス部の電極と第2のデバイス部の電極とを包囲した状態で第1の基板と第2の基板との間に介在してこれらを接合し、内部の空間を気密状態に封止する封止接合材と、を備え、第1のデバイス部の電極及び第2のデバイス部の電極の少なくとも一方が封止接合材よりも低剛性の導電性材料で形成され、封止接合材は、導電性材料で形成されている第1のデバイス部の電極及び第2のデバイス部の電極の少なくとも一方よりも高剛性であることを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the semiconductor device of the present invention includes a first substrate having a first device portion and an electrode of the first device portion formed on the surface, and a second device portion having a second device portion. A second substrate stacked on the first substrate in a state where the electrode is formed on the surface and the electrode of the first device unit and the electrode of the second device unit are bonded together; The electrode of the first device part and the electrode of the second device part are surrounded and joined between the first substrate and the second substrate to seal the internal space in an airtight state. And at least one of the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion is formed of a conductive material having a rigidity lower than that of the sealing bonding material, and the sealing bonding material is The electrodes of the first device portion and the second device portion formed of a conductive material. Characterized in that it is a more rigid than one even without.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、第1のデバイス部を有し第1のデバイス部の電極を表面に形成した第1の基板を作製する工程と、第2のデバイス部を有し第2のデバイス部の電極を表面に形成した第2の基板を作製する工程と、第1のデバイス部の電極と第2のデバイス部の電極とを接合させて第1の基板上に第2の基板を積層する工程と、を備え、接合時に第1のデバイス部の電極及び第2のデバイス部の電極を包囲した状態で第1の基板と第2の基板との間に介在してこれらを接合し、内部を気密状態に封止する封止接合材を、第1の基板及び第2の基板の少なくとも一方に形成しておき、第1のデバイス部の電極及び第2のデバイス部の電極の少なくとも一方が封止接合材よりも低剛性の導電性材料で形成され、封止接合材は、導電性材料で形成されている第1のデバイス部の電極及び第2のデバイス部の電極の少なくとも一方よりも高剛性であることを特徴とする。 In addition, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of manufacturing a first substrate having a first device portion and an electrode of the first device portion formed on the surface, and a second device portion. A step of producing a second substrate having the electrode of the second device portion formed on the surface, and joining the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion to the second substrate on the first substrate And laminating the first substrate and the second device in a state of surrounding the electrodes of the first device portion and the second device portion at the time of bonding. joining, the sealing joint material for sealing the internal airtight, it can be formed on at least one of the first and second substrates, the electrode and the second device of the first device part At least one of the electrodes is formed of a conductive material having a rigidity lower than that of the sealing bonding material, and the sealing bonding material , Characterized in that at least one of which more rigid than the first device portion of the electrode and a second device portion of the electrode which is formed of a conductive material.
これらの半導体装置及びその製造方法では、電極部のみによる接合ではなく、封止接合材によって、第1の基板と第2の基板との接合がなされることにより、第1の基板と第2の基板との接合強度が高まると共に、電極部を含む内部空間の気密封止がなされることにより、外部からのガス等の侵入による内部の汚染・変質を防ぐことができる。このように、封止接合材は、デバイス部が配置された内部空間の気密を維持するガスバリアとして機能すると共に、第1の基板と第2の基板との接合を強固に保つ接合部材として機能する。
また、この半導体装置の製造方法では、第1の基板と第2の基板とを積層する際に同時に封止接合材で封止を行うため、封止工程を別個に必要とせず、タクトの低下を回避し、高い生産性を得ることができる。
In these semiconductor devices and manufacturing methods thereof, the first substrate and the second substrate are bonded by the bonding between the first substrate and the second substrate by the sealing bonding material instead of bonding by only the electrode portion. By increasing the bonding strength with the substrate and hermetically sealing the internal space including the electrode portion, it is possible to prevent internal contamination and alteration due to intrusion of gas or the like from the outside. As described above, the sealing bonding material functions as a gas barrier that maintains the airtightness of the internal space in which the device portion is disposed, and also functions as a bonding member that firmly maintains the bonding between the first substrate and the second substrate. .
Further, in this method of manufacturing a semiconductor device, when the first substrate and the second substrate are stacked, sealing is performed with a sealing bonding material at the same time, so that a separate sealing step is not required and the tact is reduced. Can be avoided and high productivity can be obtained.
本発明の半導体装置は、封止接合材で封止した内部の空間が、真空状態又は不活性ガスが充填された状態であることが好ましい。また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記接合を真空中又は不活性ガス中で行うことが好ましい。すなわち、これらの半導体装置及びその製造方法では、封止接合材で包囲された内部空間が、真空状態又は不活性ガス充填状態で気密とされるので、当該内部空間内へ外部から侵入する反応性ガスに起因する汚染や変質を抑制することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the internal space sealed with the sealing bonding material is preferably in a vacuum state or a state filled with an inert gas. In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is preferable that the bonding is performed in a vacuum or in an inert gas. That is, in these semiconductor devices and manufacturing methods thereof, the internal space surrounded by the sealing bonding material is hermetically sealed in a vacuum state or filled with an inert gas, and therefore, the reactivity that enters the internal space from the outside. Contamination and alteration caused by gas can be suppressed.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記封止接合材の接合を常温接合で行うことを特徴とする。すなわち、この半導体装置の製造方法では、常温接合により封止接合材の接合を行うので、熱負荷によるデバイス部へのダメージ等を防ぐことができる。 In addition, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the sealing bonding material is bonded at room temperature. That is, in this semiconductor device manufacturing method, since the sealing bonding material is bonded by room temperature bonding, damage to the device portion due to a thermal load can be prevented.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、第1のデバイス部の電極及び第2のデバイス部の電極の少なくとも一方を封止接合材よりも低剛性の導電性材料でかつ突出した高さで形成し、第1の基板と第2の基板とを圧接して上記の積層を行うことを特徴とする。すなわち、この半導体装置の製造方法では、低剛性の電極を封止接合材よりも突出した高さに設定するので、荷重を加えた状態で第1の基板と第2の基板とを接合すると、封止接合材による接合と同時に、低剛性の電極が変形して圧着され、電極の接合を確実に行うことができる。 In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, at least one of the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion is made of a conductive material having a rigidity lower than that of the sealing bonding material and has a protruding height. And the above-described lamination is performed by press-contacting the first substrate and the second substrate. That is, in this method of manufacturing a semiconductor device, since the low-rigidity electrode is set to a height protruding from the sealing bonding material, when the first substrate and the second substrate are bonded with a load applied, Simultaneously with the bonding with the sealing bonding material, the low-rigidity electrode is deformed and pressure-bonded, and the electrode can be reliably bonded.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る半導体装置及びその製造方法によれば、封止接合材によって、第1の基板と第2の基板との接合及びデバイス部が配置された空間の気密封止がなされることにより、第1の基板と第2の基板との接合強度が高まると共に、外部からのガス等の侵入による内部の汚染・変質を防ぐことができ、高い接合性及び良好な封止状態を得ることによりデバイスの長期安定性・信頼性を維持することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、封止工程を別個に必要とすることなく、高い接合性及び良好な封止状態を得ることができる。したがって、安定した特性及び信頼性を有し、高い生産性で強固に封止された積層構造の半導体装置を得ることができる。
The present invention has the following effects.
That is, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the sealing bonding material joins the first substrate and the second substrate and hermetically seals the space where the device portion is arranged. As a result, the bonding strength between the first substrate and the second substrate can be increased, and internal contamination and alteration due to intrusion of gas or the like from the outside can be prevented, and high bondability and a good sealing state can be obtained. As a result, the long-term stability and reliability of the device can be maintained. Moreover, according to the manufacturing method of the semiconductor device of this invention, a high bondability and a favorable sealing state can be obtained, without requiring a sealing process separately. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device having a laminated structure which has stable characteristics and reliability and is firmly sealed with high productivity.
以下、本発明に係る半導体装置及びその製造方法の一実施形態を、図1から図4を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態の半導体装置は、図1の(a)に示すように、複数のトランジスタ等からなる第1のデバイス部1が形成された第1の基板2と、複数のトランジスタ等からなる第2のデバイス部3が形成された第2の基板4とを、図1の(b)に示すように、積層してなる半導体集積回路等の多層半導体デバイスSDである。
As shown in FIG. 1A, the semiconductor device according to the present embodiment includes a
上記第1の基板2は、例えばSi(シリコン)基板であって、内部に第1のデバイス部1が形成されていると共に第1のデバイス部1に接続された第1の貫通配線5が表裏に貫通して形成されている。この第1の貫通配線5の一端は、内側表面に露出しており、先端にハンダ等の導電性材料からなる第1のバンプ電極(第1のデバイス部の電極)6が形成されている。また、第1の基板2には、その外側表面に第1の貫通配線5の他端に接続された第1の表面配線7が形成されている。さらに、この第1の基板2には、その内側表面に第1のバンプ電極6の周囲を包囲した矩形枠状の第1の封止接合材8が形成されている。
The
また、上記第2の基板4は、第1の基板2と同様に、例えばSi基板であって、内部に第2のデバイス部3が形成されていると共に第2のデバイス部3に接続された第2の貫通配線9が表裏に貫通して形成されている。この第2の貫通配線9の一端は、内側表面に露出しており、先端にハンダ等の導電性材料からなる第2のバンプ電極(第2のデバイス部の電極)10が形成されている。また、第2の基板4には、その外側表面に第2の貫通配線9の他端に接続された第2の表面配線11が形成されている。さらに、この第2の基板4には、その内側表面に第2のバンプ電極10の周囲を包囲した矩形枠状の第2の封止接合材12が上記第1の封止接合材8の位置に対応して形成されている。
上記第1及び第2の封止接合材8、12は、第1及び第2のバンプ電極6、10よりも剛性の高い材料、例えばSiで形成されている。
Further, the
The first and second
上記第2の基板4は、第1のバンプ電極6に第2のバンプ電極10を接合させた状態で第1の基板2上に接合されている。また、互いに対向配置された第1の封止接合材8と第2の封止接合材12とが接合されて、第1の基板2と第2の基板4とが積層状態とされている。すなわち、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12は、第1の基板2と第2の基板4との間に介在してこれらを接合し、接合状態の第1のバンプ電極6と第2のバンプ電極10とを包囲した状態で内部の空間を気密状態に封止している。第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12で封止した内部の空間は、真空状態又はAr(アルゴン)等の不活性ガスが充填された状態とされている。
The
次に、本実施形態の多層半導体デバイスSDの製造方法について、図2から図4を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the multilayer semiconductor device SD of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図2の(a)に示すように、トランジスタ等の第1のデバイス部1が形成された第1のSiウェーハ13の表面に、第1のデバイス部1の層間接続端子としてハンダ等で第1のバンプ電極6を形成する。同様に、トランジスタ等の第2のデバイス部3が形成された第2のSiウェーハ14の表面に、第2のデバイス部3の層間接続端子としてハンダ等で第2のバンプ電極10を形成する。これらの第1のバンプ電極6及び第2のバンプ電極10は、それぞれ予め第1のSiウェーハ13及び第2のSiウェーハ14に形成された第1の貫通配線5(図示しない)の一端及び第2の貫通配線9(図示しない)の一端に形成される。
First, as shown in FIG. 2A, the surface of the
これらの第1のバンプ電極6及び第2のバンプ電極10は、次に形成する第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12の高さよりも若干高く形成しておく。
なお、図示はしないが第1のSiウェーハ13及び第2のSiウェーハ14には、第1のバンプ電極6及び第2のバンプ電極10と反対の表面に、それぞれ第1の表面配線7及び第2の表面配線11を予め形成しておく。
The
Although not shown, the
次に、図2の(b)に示すように、第1のSiウェーハ13及び第2のSiウェーハ14の表面上にSi膜14をCVD等により所定厚さで成膜する。さらに、Si膜14の表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)により平坦化した後に、図2(c)に示すように、マスクMにより第1のバンプ電極6及び第2のバンプ電極10を包囲する矩形枠状のパターンを施す。次に、図3の(a)に示すように、マスキングされていないSi膜14の不要部分をエッチングにより除去し、矩形枠状に第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12をそれぞれ第1のSiウェーハ13及び第2のSiウェーハ14の表面上に形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, a
次に、第1のSiウェーハ13と第2のSiウェーハ14とを対向させて位置決めすると共に、図3の(b)に示すように、第1の封止接合材8と第2の封止接合材12とを真空中又はAr等の不活性ガス雰囲気中で互いに圧接して常温接合により接合を行う。この際、第1の封止接合材8と第2の封止接合材12との接合と同時に、第1のバンプ電極6と第2のバンプ電極10との接合が行われる。また、接合された第1の封止接合材8と第2の封止接合材12とにより、真空状態又は不活性ガスが充填された状態で内部の空間が気密状態に封止される。なお、図3の(b)では、わかり易くするために第2のSiウェーハ14を図示していない。このように、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12は、内部空間の気密を維持するガスバリアとして機能すると共に、第1のSiウェーハ13と第2のSiウェーハ14との接合を強固に保つ接合部材として機能する。
Next, the
なお、常温接合を行う場合は、接合面となる第1の封止接合材8の端面及び第2の封止接合材12の端面をそれぞれ活性化処理する。
すなわち、通常、接合面の表面には、大気中の酸素等との反応による酸化膜やフォトリソグラフィ工程中のエッチング材料の残渣やその他の不純物が存在する。そこで、高真空中において、中性原子ビーム、イオンビーム等を接合面表面に照射し、これらの不純物を接合面表面から排除して、接合面表面を清浄にする。さらに、同時に、接合面表面にダングリングボンドが存在する状態、つまり、接合面表面が活性化された状態にする。
In addition, when performing normal temperature bonding, the end surface of the 1st
In other words, the surface of the bonding surface usually contains an oxide film due to a reaction with oxygen in the atmosphere, a residue of an etching material during the photolithography process, and other impurities. In view of this, the surface of the bonding surface is irradiated with a neutral atom beam, an ion beam or the like in a high vacuum to remove these impurities from the surface of the bonding surface, thereby cleaning the surface of the bonding surface. Furthermore, at the same time, a state in which dangling bonds are present on the surface of the bonding surface, that is, a state in which the surface of the bonding surface is activated.
この活性化された状態で、第1の封止接合材8の端面と第2の封止接合材12の端面とを互いに圧接して常温接合させる。この常温接合は、接合面同士が互いのダングリングボンド同士で結合を行うことになり、強い結合強度を得ることができると共に、室温において接合可能であるため、熱による歪みがなく、高精度かつ高効率な生産性の良好な接合法である。
In this activated state, the end surface of the first
また、第1のバンプ電極6と第2のバンプ電極10とは、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12よりも若干高く形成されていると共に、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12よりも低剛性の導電性材料、すなわち第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12に比べて柔らかく展性に富む導電性材料で形成されている。このため、図4の(a)に示すように、第1の封止接合材8と第2の封止接合材12との接合時に、第1のバンプ電極6と第2のバンプ電極10とが荷重で変形して圧着され、確実な接合状態が得られる。
Further, the
このようにウェーハ単位で相互に接合及び封止を行った後、図3の(b)に示すダイシングラインDに沿ってダイシングすることにより、接合されて積層状態の第1のSiウェーハ13及び第2のSiウェーハ14を、図3の(c)に示すように、第1の基板2と第2の基板4とが接合された多層半導体デバイスSDに分離切断することで、単体の多層半導体デバイスSDを得ることができる。
After bonding and sealing each other in units of wafers in this way, the
本実施形態では、接合された第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12によって、第1の基板2と第2の基板4との接合及び内部空間の気密封止がなされることにより、第1の基板2と第2の基板4との接合強度が高まると共に、外部からの腐食性ガス等の侵入による内部の汚染・変質を防ぐことができる。
また、第1の基板2となる第1のSiウェーハ13と第2の基板4となる第2のSiウェーハ14とを積層する際に、同時に第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12で封止を行うため、封止工程を別個に必要とせず、タクトの低下を回避し、高い生産性を得ることができる。そして、荷重を伴う接合の場合、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12は、荷重を支えて内部構造を保護する支持材としての機能も担っている。
In the present embodiment, the
Further, when the
さらに、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12で包囲された内部空間が、真空状態又は不活性ガス充填状態とされるので、当該内部空間内の雰囲気ガスに起因する汚染や変質を抑制することができる。
また、常温接合により第1の封止接合材8と第2の封止接合材12との接合を行うので、熱負荷による第1のデバイス部1及び第2のデバイス部3へのダメージ等を防ぐことができる。
Furthermore, since the internal space surrounded by the first
In addition, since the first
なお、本発明の技術範囲は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、本実施形態では、第1のバンプ電極6と第2のバンプ電極10とを圧着して接合させているが、図4の(b)に示すように、第1の貫通配線5及び第2の貫通配線9の一端にこれらのバンプ電極を形成せず、第1の貫通配線5及び第2の貫通配線9の一端を第1のSiウェーハ13及び第2のSiウェーハ14の内側表面から突出させ、互いに突き合わせて常温接合により接合させても構わない。この場合も、第1のバンプ電極6及び第2のバンプ電極10と同様に、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12よりも若干高く第1の貫通配線5及び第2の貫通配線9の一端を突出させると共に、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12よりも低剛性の導電性材料で形成する。これにより、圧接時に第1の貫通配線5と第2の貫通配線9と一端が互いに変形して圧着し、確実な電極接合を得ることができる。
また、上記実施形態では、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12とを第1のSiウェーハ13及び第2のSiウェーハ14に接合して設けているが、他のバリエーションとして、デバイス形成の前に、所定領域を予めエッチング等により壁部に囲まれた凹部としておき、該凹部内にデバイスを形成した後に、壁部を用いて封止する方法で構成しても構わない。この場合、壁部が、ウェーハ(基板)に一体に形成された封止接合材として機能するので、別個に封止接合材を作製しておく必要が無く、部材点数の低減等により、より低コスト化を図ることが可能になる。
For example, in the present embodiment, the
Moreover, in the said embodiment, although the 1st
また、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12をSiで形成したが、他の材料で形成しても構わない。例えば、SiO2等の絶縁性材料やAl等の金属材料でも良い。なお、上述した理由により、第1のバンプ電極6及び第2のバンプ電極10よりも高い剛性を有する材料が好ましい。
また、第1の基板2に形成した第1の封止接合材8と第2の基板4に形成した第2の封止接合材12とを突き合わせて接合を行っているが、第1の基板2又は第2の基板4の一方に、封止に必要な高さに設定した封止接合材を一つだけ形成しておき、これを他方の基板の表面に接合しても構わない。
さらに、本実施形態の製造方法では、ウェーハ単位で接合してダイシングにより単体の多層半導体デバイスSDを得ているが、単体の第1の基板2と第2の基板4とを接合して単体の多層半導体デバイスSDを製造しても構わない。
Moreover, although the 1st
Further, the first
Furthermore, in the manufacturing method of the present embodiment, a single multilayer semiconductor device SD is obtained by dicing and bonding in units of wafers, but the single
また、隣接する第1の封止接合材8と第2の封止接合材12との間でダイシングしたが、図5に示すように、ウェーハ状態では隣接する多層半導体デバイスSDで一つの第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12を共用し、ダイシングでこの第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12からなる封止接合材を2つに切り離して分割しても構わない。この場合、ダイシングにより個々の多層半導体デバイスSDに切り離されて分割された第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12は、内部空間の気密状態を確保・維持するのに十分な幅になるように設定される。
Further, although dicing is performed between the adjacent first
また、本実施形態では、第1の基板2及び第2の基板4とを接合して積層しているが、2つの基板に限らず、3つ以上の基板を同様にして接合し積層した多層半導体デバイスに適用しても構わない。この場合、互いに対向して接合し合う基板同士は、それぞれ第1の基板2及び第2の基板4と同様に、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12に対応した同様の封止接合材が形成されることは言うまでもない。
In the present embodiment, the
1…第1のデバイス部、2…第1の基板、3…第2のデバイス部、4…第2の基板、6…第1のバンプ電極(第1のデバイス部の電極)、8…第1の封止接合材、10…第2のバンプ電極(第2のデバイス部の電極)、12…第2の封止接合材、13…第1のSiウェーハ、14…第2のSiウェーハ、SD…多層半導体デバイス
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第2のデバイス部を有し前記第2のデバイス部の電極が表面に形成されていると共に前記第1のデバイス部の電極と前記第2のデバイス部の電極とを接合させた状態で前記第1の基板上に積層された第2の基板と、
接合状態の前記第1のデバイス部の電極と前記第2のデバイス部の電極とを包囲した状態で前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在してこれらを接合し、内部の空間を気密状態に封止する封止接合材と、を備え、
前記第1のデバイス部の電極及び前記第2のデバイス部の電極の少なくとも一方が前記封止接合材よりも低剛性の導電性材料で形成され、
前記封止接合材は、前記導電性材料で形成されている前記第1のデバイス部の電極及び前記第2のデバイス部の電極の少なくとも一方よりも高剛性であることを特徴とする半導体装置。 A first substrate having a first device portion on which an electrode of the first device portion is formed;
The second device portion has the electrode of the second device portion formed on the surface, and the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion are joined together. A second substrate stacked on one substrate;
In a state of surrounding the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion in a bonded state, the electrodes are interposed between the first substrate and the second substrate, and are joined together. A sealing bonding material that seals the space in an airtight state ,
At least one of the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion is formed of a conductive material having a rigidity lower than that of the sealing bonding material,
The semiconductor device, wherein the sealing bonding material is higher in rigidity than at least one of the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion formed of the conductive material .
第2のデバイス部を有し前記第2のデバイス部の電極を表面に形成した第2の基板を作製する工程と、
前記第1のデバイス部の電極と前記第2のデバイス部の電極とを接合させて前記第1の基板上に前記第2の基板を積層する工程と、を備え、
前記接合時に前記第1のデバイス部の電極及び前記第2のデバイス部の電極を包囲した状態で前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在してこれらを接合し、内部を気密状態に封止する封止接合材を、前記第1の基板及び前記第2の基板の少なくとも一方に形成しておき、
前記第1のデバイス部の電極及び前記第2のデバイス部の電極の少なくとも一方が前記封止接合材よりも低剛性の導電性材料で形成され、
前記封止接合材は、導電性材料で形成されている前記第1のデバイス部の電極及び前記第2のデバイス部の電極の少なくとも一方よりも高剛性であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Producing a first substrate having a first device part and having an electrode of the first device part formed on the surface;
Producing a second substrate having a second device portion and having the electrode of the second device portion formed on the surface;
Bonding the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion to laminate the second substrate on the first substrate,
At the time of bonding, the electrodes of the first device portion and the electrodes of the second device portion are surrounded so as to be interposed between the first substrate and the second substrate, and the inside is bonded. A sealing bonding material for sealing in an airtight state is formed on at least one of the first substrate and the second substrate ,
At least one of the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion is formed of a conductive material having a rigidity lower than that of the sealing bonding material,
The semiconductor device manufacturing method, wherein the sealing bonding material is higher in rigidity than at least one of the electrode of the first device portion and the electrode of the second device portion formed of a conductive material. Method.
前記第1の基板と前記第2の基板とを圧接して前記積層を行うことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the stacking is performed by pressing the first substrate and the second substrate.
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